2003年，伊拉克战争爆发，中伊双边关系受到影响。战后，中伊关系实现平稳过渡和发展。2004年7月，中国驻伊拉克使馆复馆，10月，两国互派大使。2014年12月，中国驻埃尔比勒总领事馆开馆。

　　伊拉克战争后，伊拉克库尔德斯坦爱国联盟主席、伊拉克临时管理委员会领导机构成员贾拉勒·塔拉巴尼(2003年8月)、临时管理委员会轮值主席欧鲁姆(2004年3月)、临时政府副总统沙维斯(2005年1月)、总统塔拉巴尼(2007年6月)、总理马利基(2011年7月)、外交部长贾法里 (2015年6月)、总理阿巴迪(2015年12月)、总理阿卜杜勒马赫迪(2019年9月)等先后访华。2014年2月，中国外交部长王毅访问伊拉克。2015年3月，中国国务委员杨洁篪访问伊拉克。2017年4月，中国外交部长王毅和伊拉克外交部长贾法里在“文明古国论坛”首次部长会期间会晤。2018年4月，全国人大常委会副委员长、中国红十字会会长、红十字会与红新月会国际联合会副主席陈竺赴巴格达出席红十字会与红新月会国际联合会中东北非地区会议。2018年7月，伊拉克副外长邵什来华出席中阿合作论坛第八届部长级会议。

　　2015年12月伊拉克总理阿巴迪访华期间，两国发表关于建立战略伙伴关系的联合声明。

　　2007年6月，中伊外交部建立政治磋商机制。2008年1月，伊拉克副外长阿巴维访华，并举行两国外交部首次政治磋商。2011年2月，中国外交部副部长翟隽访问伊拉克，并举行两国外交部第二轮政治磋商。2014年12月，中国外交部副部长张明访问伊拉克。

　　2019年，伊拉克是中国在阿拉伯国家的第三大贸易伙伴，双边贸易额达333.33亿美元，同比增长9.64%。中国从伊进口原油5179.82万吨，同比增长14.97%。